针对工业生产中经常出现的摩擦磨损造成零件失效的现象,对材料表面耐磨损问题展开研究。在低成本、高利用率、工艺简单、可持续发展的要求下,采用钢水余热衬瓷技术,借助钢水凝固所放出的热量把陶瓷复合粉料烧结在铸钢件表面,形成了高耐磨性衬瓷层。该技术首先是把纳米陶瓷粉与金属粉混合并合成陶瓷复合粉,利用高温胶把造粒后的复合粉粘结在砂型工作表面,浇铸后陶瓷复合粉被钢水余热烧结在一起,形成衬瓷铸件。磨损试验结果表明,衬瓷层具有优异的耐磨性:磨损失重率是淬火45#钢的1/80。通过造粒方法,制备了不同粒级的复合粉料;利用扫描电镜和能谱,分析了不同粒级的粉料对衬瓷层组织形貌、强化相分布及其结合方式的影响。实验结果表明:钢水余热衬瓷技术必须满足两个关键因素,一是浇铸温度足够高,二是散热条件足够缓慢;本实验结果证明,最佳浇铸条件是:在1450~1600°C之间,采用合箱浇铸方式。如果敞口浇铸,即使温度很高,也难以成功。能谱分析证明,耐磨相碳化钨在衬瓷层中以棱角分明,边缘平直的黑色小块形貌存在,这些黑色小块与周围基体金属结合紧密。这样的组织对提高耐磨性具有促进作用。借助SEM检测结果,发现衬瓷层与基体的结合强度与复合粉颗粒尺寸有关。复合粉最佳粒径范围为40~60目;在此范围内,对应的陶瓷相均匀分布于基体表面,不易发生团聚,钢水将其包覆,衬瓷层结合紧密,无裂纹及明显界面。当复合粉颗粒尺寸大于最佳颗粒范围时,陶瓷颗粒与基体接触处出现裂纹,其原因可能是陶瓷颗粒尺寸大,烧结过程产生的热应力大,从而导致裂纹出现。当颗粒尺寸小于最佳颗粒尺寸范围时,复合粉容易偏聚,原因可能是复合粉颗粒细小,相互之间的缝隙小,钢水难以进入缝隙将其包覆,却将其冲积到某一个区域形成团聚。